11. Принципы организации субд. Структура и модели данных. Объекты бд. Sql и qbe-запросы. Базы знаний.

БД совокупн. инф-ции по определ. тематике, исп-мой в определ. прикладн. обл.

Система упр-я БД (СУБД) — это комплекс языковых и программных ср-в, предназн-ный для созд-я, ведения и совместного исп-я БД многими польз-лями.

Треб-я к БД. К СУБД предъявл-ся след. осн-ные треб-я: 1. Высокое быстродействие. 2. Простота обновления данных (Д). 3. Независимость Д. 4. Совместное исп-е Д многими польз-лями. 5. Безопасность Д - защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения. 6. Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД). 7. Адекватность отображ-я данных соотв-щей предметной области.

Ядром любой БД явл-ся модель данных (МД). МД предст-ет собой множество стр-р Д, ограничений целостности и операций манипулир-я Д.

МД – совок-сть стр-р Д и операций их обработки. СУБД осн-ся на исп-нии иерархической, сетевой, реляционной, объектно-ориентированной структур или на комбинации этих стр-р.

В иерархической МД предст-ся в виде древовидной (иерархической) стр-ры. Дост-вом данной модели явл-ся возм-сть реализ-ть очень быстрый поиск, когда усл-я запроса соотв-ют иерархии в схеме БД, однако при работе с Д со сложными логическими связями иерархическая модель оказывается слишком громоздкой.

В сетевой МД данные организ-ся в виде произвольного графа. Достоинст-вом этой модели явл-ся высокая скорость поиска и возм-сть адекватно представлять Д для решения множ-ва задач в самых различных предметных областях. Высокая скорость поиска основывается на классическом способе реализации сетевой модели — на основе списков. Недост-ком сетевой модели явл-ся жесткость стр-ры и высокая сложность ее орг-ции. Сущ-ным недост-ком иерархической и сетевой МД явл-ся то, что стр-ра Д задается на этапе проектирования БД и не м. б. изменена при орг-ции доступа к Д.

Реляционная БД предст-ет собой совок-сть таблиц, связ. отнош-ями. Разница м-у таблицей в привычном смысле и понятием отнош-я закл-ся в том, что в отношении нет порядка - это неупорядоченное множ-во записей. Порядок опр-ся не отнош-ем, а конкр-ной выборкой из отнош-я. Связь м-у таблицами сущ-ет на логическом ур-не и опр-ся предметной областью. Практически связь м-у таблицами устан-ся путем исп-я логически связанных Д в разных таблицах. Для работы с реляционными СУБД исп-ся стандартизир-ный язык структурир-ных запросов SQL. Каждая реляционная таблица предст-ет собой двумерный массив и обладает след. св-вами: *каждый эл-т таблицы — один элемент Д; *все столбцы в таблице однородные, т.е. все эл-ты в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину; *каждый столбец имеет уникальное имя; *одинаковые строки в таблице отсутствуют; *порядок след-я строк и столбцов м. б. произвольным.

Дост-вами реляционной МД явл-ся простота, гибкость стр-ры, удобство реализации на компьютере, высокая стандартизир-сть и исп-е математического аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления. Недост-ки – огранич-сть и предопред-сть набора возм-ных типов данных. Это затрудняет исп-е реляционных моделей для некот. совр-ных приложений. Названная проблема решается расшир-ем реляционных моделей в объектно-реляционные.

В объектно-реляционной модели отдельные записи БД предст-ся в виде объектов. М-у записями БД и функциями их обраб-ки устан-ся взаимосвязи с помощью мех-мов, подобных соотв-щим ср-вам в объектно-ориентированных языках программир-я. Объектно-ориентированные модели сочетают ос-сти сетевой и реляционной моделей и исп-ся для созд-я крупных БД со сложными структурами данных.

Большинство совр-ных БД для персональных компьютеров являются реляционными.

Объекты БД:

1.БД (DATABASE) - контейнер, в кот. будут содерж-ся таблицы и др. объекты СУБД м. обслуживать одновр-но неск-ко различных БД, если в этом есть необходимость.

2.Таблица (TABLE) – Двухмерный объект, сост-щий из строк и столбцов, кот. исп-ся для хран-я Д в реляционной БД. В каждой таблице хранится инф-ция об одном из типов объектов, моделир-мых БД.

3.Индекс (INDEX) – вспомогат-ный объект, кот. служит для ускорения поиска Д, однако замедляет операции вставки, удаления и обновления строк таблиц

4.Представление (VIEW) - именованный запрос на выборку, кот. хранится в БД и выполняется на сервере при любом обращении к нему по имени, создавая при этом виртуальную таблицу с отобранными Д. Представления позволяют предоставлять польз-лям любые выборки Д, с кот. м. работать практически так же, как и с физическими таблицами, входящими в состав БД.

5 .Хранимая процедура или функция (STORED PROCEDURE, FUNCTION). Фрагмент кода, действующий как единая логическая сущность. Функцию м. вызвать по имени, при этом разрешается задать ряд необязательных входных параметров. Она возвращает сведения о состоянии и необязательные выходные знач-я.

6.Триггер (TRIGGER) - особый вид хранимой процедуры, который срабатывает автоматически при наступлении определенных событий в БД. Основными такими событиями являются вставка, удаление и обновление строк, однако некотороые СУБД предоставляют возможность создавать триггеры и на другие события, например, открытие и закрытие сеанса связи с сервером, ряд команд DDL и т.д. Триггеры - это очень мощный (и опасный) инструмент в руках администратора базы данных (о существовании триггера может не знать даже разработчик прикладного ПО, не говоря уж о конечных пользователях). и др.

Запрос предст-ет собой спец-ным образом описанное треб-е, опред-щее состав производимых над БД операций по выборке, удалению или модификации хранимых данных.

Для подгот-ки запросов с пом. различных СУБД чаще всего исп-ся 2 осн-ных языка описания запросов:

QBE (Query By Example) — язык запросов по образцу;

SQL (Structured Query Language) — структурированный язык запросов.

SQL - это язык, кот. дает возм-сть созд-ть и работать в реляционных БД, кот. явл-ся наборами связанной инф-ции, сохраняемой в таблицах. Он устраняет много работы, кот. вы д. были бы сделать если бы вы исп-ли универсальный язык программир-я.

Язык QBE позволяет задавать сложные запросы к БД путем заполн-я предлагаемой СУБД запросной формы (иногда также исп-ют термин QBЕ – запрос по форме).

Такой способ задания запросов обесп-ет высокую наглядность и не требует указания алгоритма выполн-я операции - достаточно описать образец ожидаемого результата.

С пом. запросов на языке QBE можно выполнять след. осн-ные операции: выборку данных; вычисление над данными; вставку новых записей; удаление записей; модификацию (изменение) данных.

Рез-том выполн-я запроса явл-ся новая таблица, называемая ответной (первые две операции), или обновленная исходная таблица (остальные операции). В реальных приложениях баз данных QBE используется в основном для выборки данных.

База знаний (БЗ) - это особого рода БД, разработанная для оперирования знаниями. БЗ содержит структурированную инф-цию, покрывающую некот. область знаний, для исп-ния кибернетическим устройством (или человеком) с конкретной целью. Совр. БЗ работают совместно с системами поиска информации, имеют классификационную структуру и формат представления знаний. Полноценные БЗ содержат в себе не только фактическую инф-цию, но и правила вывода, допускающие автоматические умозаключения о вновь вводимых фактах и, как следствие, осмысленную обработку инф-ции. Иерархический способ представления в базе знаний набора понятий и их отношений называется онтологией. Онтологию некоторой области знаний вместе со сведениями о свойствах конкретных объектов также можно назвать базой знаний.

БЗ - важный компонент интеллектуальной системы. Наиболее известный класс таких программ - это экспертные системы. Они предназн-ны для поиска способов решения проблем из некоторой предметной области, основываясь на записях БЗ и на пользовательском описании ситуации.

Простые БЗ м. исп-ся для созд-я экспертных систем хранения Д в орг-ции: док-тации, руководств, статей технического обесп-я. Гл. цель создания таких баз - помочь менее опытным людям найти уже сущ-щее описание способа реш-я какой-либо проблемы.